收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

不同拓扑空间下聚合氯化铁—腐殖酸(PFC-HA)絮体的分形维数及其动态变化特征

卢佳  
【摘要】: 本文分析了不同条件(混凝pH值、投药量、水力条件)下聚合氯化铁(PFC)混凝去除水中腐殖酸(HA)时所形成的PFC-HA絮体的形貌和理化特征。应用分形理论探讨了PFC-HA絮体在不同拓扑空间下的分形维数即一维分形维数D1、二维分形维数D2、三维分形维数D3、质量分形维数Df与表面分形维数Ds,以及它们随着混凝pH值、投药量、水力条件等条件改变的变化规律,初步研究了这些絮体分形维数的动态变化,探讨了絮体表面的各向异性特征。 混凝投药量变化试验表明,25个典型化学条件中对TOC为4.79mg·L~(-1)腐殖酸溶液UV254最佳去除条件为:混凝pH=6.00,投药量为4.04×10-4mol·L~(-1)(以Fe3+计)。利用CCD高分辨率显微摄像系统所拍摄的絮体具有下述特征(放大倍数约为26-31倍):絮体呈不规则的簇团状,内部结构不均匀、含有大量的孔,絮体边界不规则,絮体的尺寸、密实程度、颜色以及组成絮体的次级颗粒的大小随投药量和pH的改变均有明显变化。典型化学条件下絮体的CCD图像分形维数结果:D_1(lgP-lgdL)为0.93-1.17,D_2(lgA-lgdL)为1.42-1.72,D2(lgA-lgP)为1.15-1.59,D_2'(lgA-lgP)为1.27-1.75,D3(lgV_1-lgdL)为2.14-2.59,D_3(lgV_2-lgdL)为2.03-2.61,其中D_2(lgA-lgdL)的变化与絮凝出水效果有较好的响应。例如:在pH=5.00条件下,随着投药量的增加,絮体的粒径单调变小,二维分维值D2(lgA-lgdL)历经了先减小后增大至平稳的过程,絮体最终渐渐变得密实,而且出水效果也随着投药量增加而逐渐变好。 絮体动态成长过程中,快搅过程和慢搅过程中,絮体粒径和分维皆呈现周期性上下波动,直至渐渐稳定,将絮体粒径变化与分维变化规律相结合,能更好的描述和揭示真实的絮凝过程。譬如pH=5.00时,在快搅阶段,伴随搅拌历时,絮体的粒径迅速增大,D2(lgA-lgdL)降低。慢搅阶段(1-2min),最初絮体之间相互结合而使粒径迅速增大,这时D2随粒径增大而减小;接着絮体因为水力搅拌而破碎粒径减小,同时发现D2也减小了;此后絮体多次反复结大后破碎,D2多次增大又减小,直至25min时絮体粒径继续减小而D2升高,而且变化的周期增长。 水力条件的优化试验发现,最佳水力条件下形成了较为密实的数百微米小絮体。沉降试验表明:当投药量为8.08×10~(-4)mol·L~(-1)(以Fe~(3+)计)时,絮体有效密度随着pH增大而减小;而粒径与沉速变化规律与之不同,在弱酸性及中性条件下,随着pH增大,絮体粒径增大,沉降速度增大;在弱碱性条件下,随着pH增大,絮体粒径变化不明显,沉降速度减小。混凝pH=7.00时的絮体的平均沉降速度最大,为3.89mm·s~(-1);具有较好线性拟合性的Logan-Allen算法确定此混凝条件下絮体的质量分维Df为2.08,也是最大的。 利用絮体粉末样品的N2吸附-脱附曲线,用FHH吸附模型计算出的孔表面分形维数Ds为2.48-2.69,在混凝pH=5.00-7.00呈现先下降后上升的趋势,在投药量为4.04×10~(-4)mol·L~(-1)(以Fe~(3+)计)达到最低,Ds为2.48;pH=8.00-9.00条件下,Ds呈现单调上升趋势。当投药量较大时Ds都呈现上升的趋势,相应的混凝沉淀后这与出水效果逐渐变好有一定的相关性。FHH脱附模型计算出的Ds在2.19-2.60之间,pH=5.00和6.00时与吸附模型计算的Ds变化规律一致;pH=7.00时Ds上下波动,与吸附模型规律不一致;pH=8.00在5.65×10~(-4)mol·L~(-1)之前上升,之后稳定;pH=9.00条件Ds变化与吸附模型计算出的Ds变化规律一致。而热力学模型计算出的Ds有的大于3,失去了表面分维的意义。利用本课题组研发的Anisotropy Analysis软件对絮体CCD照片的分析可知,絮体表面存在各向异性,且在变程内表现出了较强的空间相关性。 采用低温急速冷冻-真空干燥技术制备了聚合氯化铁-腐殖酸絮体的粉末样品,并利用X-射线衍射、红外图谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和比表面测定,研究了这些样品的理化性质和分形特征。结果表明,PFC-HA絮体是无定形结构,无晶体结构;主要组成元素为C、O、Fe,絮体所含的特征官能团保留了PFC和HA的一些特征。SEM图像观测结果表明PFC-HA絮体粉末具有不规则的块状、片状、碎末状和团簇状,是具有粗糙表面或具有多孔结构的颗粒物,它们的粒径大都在几十个μm左右。N2吸附-脱附的试验结果表明,对于不同混凝条件形成的絮体, BET比表面积为38.04-184.59m~2·g~(-1),BJH吸附孔体积为0.04-0.57cm~3g~(-1),BET平均孔径为3.72-14.67nm。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 周泽斌;斋藤和弘;杨建国;;焊点布局的结构多目标拓扑优化设计[J];农业机械学报;2011年08期
2 龙思成;张浩敏;;变时滞随机模糊细胞神经网络的均方指数稳定性研究[J];湖南城市学院学报(自然科学版);2011年02期
3 胡宽;常新龙;宋笔锋;张琳;龙兵;余堰峰;;求解含等式约束优化问题的遗传算法[J];上海交通大学学报;2011年07期
4 ;[J];;年期
5 ;[J];;年期
6 ;[J];;年期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
11 ;[J];;年期
12 ;[J];;年期
13 ;[J];;年期
14 ;[J];;年期
15 ;[J];;年期
16 ;[J];;年期
17 ;[J];;年期
18 ;[J];;年期
19 ;[J];;年期
20 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 喻东;;L—fuzzy拓扑空间的单点紧化[A];模糊数学和系统成果会论文集[C];1991年
2 陈桂秀;;θ-连续LF多值映射[A];模糊集理论与模糊应用专辑——中国系统工程学会模糊数学与模糊系统委员会第十届年会论文选集[C];2000年
3 马保国;;LF拓扑空间中的S—良紧集[A];模糊数学和系统成果会论文集[C];1991年
4 周武能;;半正则强F紧性[A];中国系统工程学会模糊数学与模糊系统委员会第十一届年会论文选集[C];2002年
5 崔宏斌;;Frames偶与广义拓扑格[A];模糊数学和系统成果会论文集[C];1991年
6 白世忠;;L—fuzzy拓扑空间上连续序同态的若干强形式[A];中国中南地区模糊数学与系统分会第二届年会论文集[C];1993年
7 冯嘉礼;汤服成;;感觉属性数值-特征转化诱导的拓扑空间与模糊集[A];模糊集理论与模糊应用专辑——中国系统工程学会模糊数学与模糊系统委员会第十届年会论文选集[C];2000年
8 王戈平;;诱导LF拓扑空间中网的收敛性[A];模糊集理论与模糊应用专辑——中国系统工程学会模糊数学与模糊系统委员会第十届年会论文选集[C];2000年
9 罗懋康;李三江;;Locale理论研究进展[A];中国系统工程学会模糊数学与模糊系统委员会第十一届年会论文选集[C];2002年
10 程昌秀;申排伟;陆锋;;面向拓扑空间实体的数据库扩展锁技术[A];中国地理信息系统协会第三次代表大会暨第七届年会论文集[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王瑞英;I-fuzzy拓扑空间中若干问题的研究[D];首都师范大学;2005年
2 杨小飞;关于模糊拓扑空间、模糊滤子空间和模糊半一致收敛空间的几个问题[D];陕西师范大学;2012年
3 方敏;KKM型定理及其在平衡问题中的应用[D];四川大学;2007年
4 雷银彬;Domain理论及Rough集理论若干相关问题研究[D];四川大学;2007年
5 徐帆;三角范畴与无限维李代数的几何实现[D];清华大学;2007年
6 李宁;模糊拓扑空间中分离公理的研究[D];山东大学;2008年
7 张玉存;基于拓扑反变的机械故障信号分析方法及应用研究[D];燕山大学;2006年
8 陈斌;g-函数,弱基g-函数及基数函数的应用[D];山东大学;2007年
9 王顺钦;Quantic格与Quantale中若干问题的研究[D];陕西师范大学;2007年
10 王昌;点集拓扑学的创立[D];西北大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 卢佳;不同拓扑空间下聚合氯化铁—腐殖酸(PFC-HA)絮体的分形维数及其动态变化特征[D];北京林业大学;2008年
2 钟立楠;拓扑空间上的KKM型定理及其应用[D];延边大学;2007年
3 李玮;纤维拓扑的可数紧性[D];辽宁师范大学;2008年
4 姜翠美;L-拓扑空间和I-fuzzy拓扑空间的次分离公理[D];中国海洋大学;2007年
5 郎广名;概念格上的粗糙集与拓扑空间的关系[D];湖南大学;2010年
6 杨婷;L-预拓扑空间中的近似L-开集及相关的连通性和范畴性质[D];陕西师范大学;2011年
7 初春梅;理想拓扑空间的若干问题以及Seq-lindel(?)f空间的研究[D];长沙理工大学;2010年
8 李江林;R-连通空间与理想拓扑空间的γI-开集[D];长沙理工大学;2010年
9 刘孝力;L-Fuzzy拓扑空间中的弱半开集及其一些性质的探讨[D];五邑大学;2010年
10 黄永艳;拓扑定理的合情推证[D];陕西师范大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前4条
1 中国数学会理事 李文林 教授;数学老树的繁茂新花(上)[N];中国教育报;2002年
2 乔瑞金;走向人类知识与思维的当代融合[N];光明日报;2004年
3 宁津生 陈军 晁定波;数字地球空间数据模型[N];中国测绘报;2002年
4 ;雅都GIS实现北京供电公司配电管理人性化[N];中国计算机报;2003年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978